Il metodo di estrazione più efficiente per gli estratti botanici

Siete alla ricerca di un sistema di estrazione potente e affidabile per produrre estratti botanici di alta qualità? Qui potete trovare un confronto tra le più comuni tecniche di estrazione, tra cui l'estrazione ad ultrasuoni, l'estrazione supercritica di CO₂ estrazione, estrazione di etanolo, macerazione tra gli altri e i loro vantaggi e svantaggi.

Cosa sono gli Estratti Botanici?

I prodotti botanici come foglie, petali, fiori, steli, radici e corteccia contengono potenti composti bioattivi (fitochimici), che vengono utilizzati in alimenti e bevande, integratori alimentari, prodotti terapeutici e farmaceutici, nonché in prodotti cosmetici. Esempi eminenti di estratti botanici sono antiossidanti, vitamine (ad esempio, vitamina A, C, E, K; vitamine del gruppo B), proteine (ad esempio, canapa, soia), polifenoli, flavonoidi, terpeni, cannabinoidi (ad esempio, CBD, CBG, THC), oligosaccaridi e lipidi (ad esempio, omega-3s da semi di lino o semi di canapa).
Gli antiossidanti agiscono come un potente meccanismo di difesa che impedisce alle cellule dell'organismo di subire danni dovuti all'invecchiamento, allo stress, alle infiammazioni e alle malattie. La ricerca mostra anche che gli antiossidanti possono contribuire come rinforzatore del sistema immunitario ed esibire proprietà antitumorali. Inoltre, gli antiossidanti prevengono l'ossidazione dei prodotti e ne estendono la stabilità e la durata di conservazione. Pertanto, gli antiossidanti sono aggiunti a molti alimenti e bevande, integratori alimentari, prodotti terapeutici e cosmetici. Esempi molto importanti di antiossidanti sono la vitamina E (α-tocoferolo), la vitamina C (acido ascorbico), il beta-carotene e il glutatione.
Gli antiossidanti e altri composti bioattivi possono essere estratti da materiali naturali come piante o alghe o sintetizzati artificialmente. I composti bioattivi, che vengono estratti da una fonte naturale, mostrano una maggiore biodisponibilità, bioaccessibilità e quindi una maggiore potenza. Pertanto, negli integratori di alta qualità vengono utilizzati prodotti fitochimici estratti naturalmente.

Estrazione di estratti di alta qualità da prodotti botanici

Per gli estratti botanici di alta qualità non solo la materia prima (materiale vegetale) è essenziale, ma anche la tecnica di estrazione applicata è fondamentale. Gli estratti vegetali sono sensibili alla temperatura, il che significa che sono degradati dal calore. E 'quindi fondamentale scegliere un metodo di estrazione non termica.
La selezione del solvente di estrazione è un altro fattore importante, che influenza la qualità dell'estratto. Solventi come esano, metanolo, butano e altre sostanze chimiche aggressive possono contaminare l'estratto. Anche se i solventi vengono rimossi dopo l'estrazione, è possibile trovare tracce di solventi tossici nell'estratto finale. Acqua, alcool, etanolo, glicerina o oli vegetali sono solventi sicuri, non tossici e approvati dalla FDA per il consumo.

Come funziona l'estrazione a ultrasuoni?

L'estrazione ad ultrasuoni si basa sul principio di funzionamento della cavitazione ultrasonica / acustica ed è un trattamento puramente meccanico. Simile ad un miscelatore ad alto taglio, un ultrasuonatore crea solo forze di taglio meccaniche nel mezzo di processo. L'estrazione ad ultrasuoni è di per sé una tecnica di estrazione non termica, priva di sostanze chimiche.
Che cos'è la cavitazione acustica? – La cavitazione acustica o ad ultrasuoni si verifica quando la potenza è elevata, Le onde ultrasoniche a bassa frequenza sono accoppiate in un liquame costituito da materiale botanico in un liquido (solvente). Le onde ultrasoniche ad alta potenza sono accoppiate attraverso un processore ad ultrasuoni a sonda nel liquame botanico. Le onde ultrasoniche ad alta energia viaggiano attraverso il liquido creando cicli alternati di alta pressione / bassa pressione, che si traduce nel fenomeno della cavitazione acustica. La cavitazione acustica o ultrasonica porta localmente a condizioni estreme come differenziali di pressione molto elevati e forze di taglio elevate. Quando le bolle di cavitazione implodono sulla superficie dei solidi (come particelle, cellule vegetali, tessuti, ecc.), i microgetti e le collisioni interparticolari generano effetti come la rottura delle particelle, la sonoporazione (la perforazione delle pareti cellulari e delle membrane cellulari) e la rottura delle cellule. Inoltre, l'implosione di bolle di cavitazione in mezzi liquidi crea turbolenze e agitazione, che favorisce il trasferimento di massa tra l'interno della cellula e il solvente circostante. L'irradiazione ad ultrasuoni è un modo altamente efficiente per migliorare i processi di trasferimento di massa, poiché la sonicazione provoca la cavitazione e i suoi meccanismi correlati, come il micro-movimento da parte di getti di liquido, la compressione e la decompressione nel materiale con la conseguente rottura delle pareti cellulari.
A seconda della materia prima, il processo di estrazione ad ultrasuoni può richiedere elevate intensità, ad esempio per rompere cellule vegetali rigide o materiale con un'elevata quantità di cellulosa. Gli ultrasuoni a sonda possono generare ampiezze molto elevate, necessarie per generare una cavitazione di impatto. Hielscher Ultrasonic produce estrattori ad ultrasuoni ad alte prestazioni, che possono facilmente creare ampiezze di 200µm in funzionamento continuo 24/7. Per ampiezze ancora più elevate, Hielscher offre sonotrodi ad alta ampiezza specificati (sonotrodi).
I reattori ad ultrasuoni pressurizzabili e le celle a flusso vengono utilizzati per intensificare la cavitazione. Con l'aumentare delle pressioni, la cavitazione e le forze di taglio cavitazionale diventano più distruttive e migliorano così gli effetti dell'estrazione a ultrasuoni.

Estrarre fitofarmaci e composti bioattivi con sonicazione

L'estrazione ad ultrasuoni viene utilizzata per liberare e isolare un'ampia varietà di composti bioattivi (i cosiddetti fitochimici) dalle piante.
L'elenco che segue offre una piccola panoramica sui prodotti fitochimici estratti ad ultrasuoni:

• CBD e altri cannabinoidi da Cannabis e canapa
• terpeni
• zenzero
• Capsaicina da Chillies
• Caffeina dai chicchi di caffè
• Astaxantina dalle alghe
• Allicina da Aglio
• Catechine (EGEC) da Tea
• Ellagitannini di Melograno
• Estratti di erbe ayurvediche
• Nicotina da tabacco
• Oli Essenziali
• Pectine da bucce di agrumi

Solventi da utilizzare per l'estrazione a ultrasuoni

L'estrazione ad ultrasuoni è compatibile con quasi tutti i solventi. Più comunemente, l'etanolo, l'acqua, la miscela etanolo/acqua, la glicerina e gli oli vegetali sono utilizzati per l'estrazione di composti bioattivi da piante, in quanto questi solventi sono considerati sicuri per il consumo e sono facili da usare.
Per saperne di più sui solventi utilizzati per l'estrazione a ultrasuoni!

I vantaggi dell'estrazione ad ultrasuoni di etanolo

L'etanolo è uno dei solventi più comunemente usati con estrazione a ultrasuoni grazie alla sua sicurezza (approvato dalla FDA per il consumo), alla sua efficacia e alla sua ampia solvibilità. L'estrazione ad ultrasuoni dell'etanolo supera gli altri solventi e altre tecnologie di estrazione con efficienza dei costi, scalabilità lineare, semplicità e sicurezza.
La superiore efficacia dell'etanolo come solvente è legata alla sua composizione chimica di una coda idrocarburica e di un singolo gruppo idrossile. Questa composizione chimica permette all'etanolo di sciogliere ed estrarre un ampio spettro di sostanze, dai polifenoli, flavonoidi, terpeni, cannabinoidi e lipidi (oli).
Ad esempio, l'estrazione ad ultrasuoni di etanolo dei cannabinoidi non richiede l'invernaggio (decerizzazione), un passo necessario con altri metodi di estrazione come la CO₂ estrazione per rimuovere le cere.

L'estrazione dell'etanolo ha effetti diversi a seconda della temperatura dell'etanolo. L'etanolo riscaldato è spesso usato per produrre estratti a tutto spettro, che sono valutati per il loro effetto entourage. D'altra parte, l'etanolo ghiacciato è preferibilmente utilizzato per produrre distillati di erbe o di cannabis. L'estrazione in etanolo ghiacciato non richiede una successiva filtrazione. Poiché l'estrazione ad ultrasuoni è un trattamento non termico, può essere utilizzata con etanolo caldo/caldo o raffreddato/ghiacciato. I reattori ad ultrasuoni rivestiti aiutano a mantenere la temperatura di lavorazione desiderata durante il trattamento. Il controllo digitale e il software intelligente dell'ultrasuono monitorano la temperatura di lavorazione attraverso un sensore di temperatura collegabile e possono essere programmati per fermare o mettere in pausa il trattamento di estrazione quando la temperatura del mezzo esce da un certo range.

Acquista l'apparecchiatura di estrazione a ultrasuoni più efficiente

I sistemi di estrazione ad alte prestazioni di Hielscher Ultrasonics sono disponibili su qualsiasi scala, dalla piccola dimensione del laboratorio, alla scala pilota di medie dimensioni fino alla produzione completamente industriale di diverse tonnellate all'ora. A seconda della produttività, gli estrattori ad ultrasuoni Hielscher possono essere utilizzati in modalità batch o in linea continua. La scelta del solvente dipende da voi, poiché gli ultrasuoni Hielscher possono essere utilizzati in combinazione con qualsiasi solvente. Tutti i dispositivi di estrazione ad ultrasuoni sono semplici e sicuri da utilizzare. In accordo con la vostra materia prima, le capacità di processo e l'obiettivo di uscita, Hielscher vi offre l'ultrasuonizzatore più adatto.
I processi di estrazione ad ultrasuoni sono influenzati dalla materia prima, dal solvente e dalla produttività. Sono disponibili vari accessori come sonotrodi (sonotrodi) di varie dimensioni e forme, trombe di richiamo, celle di flusso con vari volumi e geometrie, sensori di temperatura e pressione innestabili e molti altri gadget per assemblare la configurazione ad ultrasuoni ideale per il vostro processo di estrazione.
Il controllo del processo è fondamentale per ottenere un risultato riproducibile. Pertanto, tutti i modelli digitali sono dotati di un software intelligente, che consente di regolare, monitorare e rivedere i parametri di estrazione. Grazie al controllo preciso dell'ampiezza, del tempo di sonicazione e dei cicli di lavoro, è possibile ottenere risultati di processo ottimali, come una resa superiore e la massima qualità dell'estrazione. La registrazione automatica dei dati del processo di sonicazione è la base per la standardizzazione del processo e la riproducibilità/ripetibilità, necessarie per le buone pratiche di produzione (GMP).

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Letteratura / Referenze

• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
• V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.

---

---